## TEKNOEKONOMI ALAT PEMURNI AIR MENGGUNAKAN ENERGI LISTRIK TERBUANG DI PLTMH GUNUNG SAWUR 1 LUMAJANG
Techno-economy of Water Purifier Using Wasted Electric Energy in PLTMH Gunung Sawur
1 Lumajang
- Dedy Eko Rahmanto 1) * , Valency Femintasari 1)
1) Program Studi Teknik Energi Terbarukan, Politeknik Negeri Jember Jalan Mastrip Kotak Pos 164 Jember
* Korespondensi Penulis: dedy_eko@polije.ac.id

## ABSTRACT
Water  purification is carried  out to  separate  water from  minerals in it.  One  process  of  water purification  is  distillation.  Water  destilator  require  heat  that  can  be  obtained  from  electricity.  The Gunung Sawur 1 Microhydro produces electricity for the surrounding society. But, not all electricity produced by microhydro was used. Excess of electricity from microhydro discharged into dummy load for balancing. The potency of wasted electrical energy can be used for water distillation. The purpose of  this  research  were  to  make  a  plan  about  water  purification  using  wasted  electrical  energy  from microhydro Gunung  Sawur  1 and  investigate  its  economic  feasibility.  This  research  begun  with  a survey of potency of wasted electrical energy in microhydro Gunung Sawur 1 . The potency of waste electrical  energy  as  the  basic  to  calculate  the  production  capacity  of  water  distillation  column. Feasibility study was carried out by using NPV and B/C ratio. The result showed that the potency of wasted  electrical  energy  in  microhydro  of Gunung  Sawur  1 up  to  66  kwh/day.  The  capacity  of maximum  power  of  planned  distillation  column  was  equal  to  the  maximum  power  of  microhydro dummy  load.  The  production  capacity  of  pure  water  was  about  66  liters  a  day.  The  production  of water purifier was feasible to do based on NPV value of IDR 30,121,094 and the B/C ratio value of 1.51.
Keywords : distillation, microhydro, wasted energy

## PENDAHULUAN
Pemurnian  air  merupakan  proses pemisahan  air  murni  dari  komponen- komponen  yang  terlarut  pada  air  tersebut seperti  garam  dan  mineral.  Pemurnian  air menghasilkan  air  murni  tanpa  zat  lain didalamnya (Malone dan Dolter, 2010).Air murni diperlukan untuk berbagai keperluan  seperti  pada  industri,  kegiatan laboratorium,  keperluan  medis,  otomotif dan  sebagainya.  Harga  air  murni  lebih mahal daripada harga air biasa (Rahmanto dan Febriani, 2017).
Salah satu proses pemurnian air yang banyak  dilakukan  adalah  melalui  proses destilasi  termal.  Proses  ini  memerlukan suatu  unit  destilasi  yang  terdiri  dari evaporator dan kondensor. Air diuapkan di evaporator  dengan  bantuan  energi  panas, kemudian akan dikondensasikan
dikondensor. Energi panas yang diperlukan  pada  proses  pemurnian  air dapat  berasal  dari  energi  listrik  ataupun energi  panas  hasil  pembakaran  bahan bakar  (Ibarz  dan  Canovas,  2003;  Kucera, 2014; Smith 2011).
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) menghasilkan
energi  listrik  untuk  keperluan  masyarakat maupun industri. PLTMH biasanya menggunakan pengendali beban elektronik (ELC)  yang  dilengkapi  beban  balast  yang berupa  elemen  pemanas  listrik  untuk menstabilkan  tegangan  dan  frekuensi listrik  yang  dihasilkan.  Tegangan  dan frekuensi  listrik  yang  tidak  stabil  akan menyebabkan  peralatan  listrik  konsumen PLTMH  menjadi  cepat  rusak.  ELC  secara otomatis  akan  menyalurkan  kelebihan daya  listrik  yang  dihasilkan  generator  ke
Teknoekonomi Alat Pemurni Air Menggunakan Energi Listrik ... Jurnal Agroteknologi Vol. 13 No. 01 (2019)
beban  balast  untuk  menyeimbangkan beban apabila beban konsumen mengalami penurunan. ELC akan otomatis
mengurangi  suplai  listrik  ke  beban  balast apabila
beban konsumen PLTMH meningkat, sehingga beban generator akan selalu stabil (Aung, 2015; IMIDAP, 2010; Kathirvel et  al. ,  2015;  Rahayuningtyas et al. ,  2012).  Energi  listrik  yang  disuplai  ke beban  balast  selama  ini  terbuang  begitu saja menjadi energi panas tanpa pemanfaatan  (Rahmanto  dan  Femintasari. 2018). Berdasarkan potensi energi tersebut maka dapat  direncanakan unit pemurni air destilasi  dengan  memanfaatkan  sumber energi listrik terbuang di PLTMH Gunung Sawur  1  Lumajang.  Hasil  survei  potensi energi  listrik  beban  balast  mikrohidro  di PLTMH  Gunung  Sawur  1  diperlukan untuk perencanaan pemurnian air menggunakan destilator. Analisis ekonomi juga diperlukan untuk mengetahui kelayakan perencanaan tersebut.

## METODE PENELITIAN

## Alat
Alat-alat  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  power  logger  Fluke 1735, kamera, alat tulis dan komputer.

## Tahapan Penelitian

## Survei Potensi Energi Listrik Beban Balast
Survei  potensi  energi  listrik  beban balast  mikrohidro  dilakukan  di  PLTMH Gunung Sawur 1 Lumajang. Potensi energi listrik beban balast diukur dengan menggunakan  power  logger  Fluke.  Clamp dan  probe  power  loger  terpasang  selama 24  jam  di  beban  balast  mikrohidro ( Gambar  1 )  untuk  setiap  kali  sampling. Power  logger  hidup  untuk  merekam  data kelistrikan.  Pengunduhan  data  dilakukan setelah 3 hari perekaman data.
Gambar  1 . Clamp dan probe  power  loger yang terpasang  di  Mikrohidro  Gunung Sawur 1 Lumajang

## Perhitungan Potensi Energi Beban Balast
Data  hasil  pengamatan  potensi energi  listrik  beban  balast  PLTMH digunakan  untuk  menghitung  potensi hariannya. Potensi energi tersebut digunakan  untuk  menghitung  jumlah  air yang dapat diuapkan. Perhitungan tersebut memperhatikan jumlah energi untuk menaikan  suhu  air  dan  energi  untuk menguapkan  air.  Asumsi  yang  digunakan adalah  air  hanya  akan  menguap  setelah mencapai titik didihnya.

## Metode Analisis
Analisis kelayakan ekonomi perencanaan  unit  destilasi  air  tersebut dilakukan  menggunakan  NPV  dan  B/C ratio (Ardalan, 2000; Humpreys, 1991).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Potensi  Energi  Listrik  Terbuang  di PLTMH Gunung Sawur 1 Lumajang
Daya  listrik  beban  balast  PLTMH Gunung  Sawur  1  pada  siang  hari  rata-rata adalah  3,69  kw.  Daya  listrik  beban  balast pada  malam  hari  adalah  sekitar  2,50  kw. Hasil  pengamatan  energi  listrik  yang terbuang  melalui  beban  balast  di  PLTMH Gunung Sawur 1 disajikan pada Tabel 1 .
Tabel  1 .  Potensi  energi  beban  balast  di  PLTMH
Gunung Sawur 1 Lumajang Hari Daya (kw) rata-rata Energi (kwh) 1 2,87 68,95 2 3,24 66,44 3 4 5 6 7 Rata-rata 3,18 3,05 3,22 3,19 2,91 3,10 64,49 59,10 70,70 69,66 63,33 66,10
Tabel  1 menunjukkan  bahwa  rata- rata  setiap  hari  ada  sekitar  66,10  kwh energi  yang terbuang melalui beban  balast di  PLTMH  Gunung  Sawur  1.  Energi tersebut apabila dinilai dengan harga listrik PLN non-subsidi saat ini Rp 1.467,28/kwh adalah  sebesar  Rp  96.987,21  per  hari  atau lebih  dari  Rp  30  juta  per  tahun.  Nilai energi  tersebut  apabila  digunakan  untuk memanaskan  dan  menguapkan  air  secara perhitungan  akan  mampu  menguapkan sekitar 92 liter air.

## Komponen Destilator Pemurnian Air
Destilator  pemurni  air  terdiri  dari beberapa  komponen  seperti  yang  terdapat pada Tabel  2 .  Komponen  evaporator, kondensor  dan  elemen  pemanas  terbuat dari  bahan stainless  steel .  Evaporator berfungsi untuk menguapkan air, sedangkan  kondensor  berfungsi  untuk mengembunkan  air  yang  telah  diuapkan tersebut.
Tabel  2 .  Komponen  utama  destilator  pemurni  air menggunakan  energi  listrik  terbuang PLTMH Gunung Sawur 1 Lumajang
No. Komponen Kebutuhan 1. Evaporator 2 buah 2. Kondensor 2 buah 3. 4. 5. 6. 7. Elemen Pemanas Handle Selang Air Jerigen Filter air 2 pasang 2 buah 1 rol 20 buah 1 unit 8. Dudukan 1 buah

## Sumber Energi PanasDestilator
Energi  panas  destilator  pemurni  air direncanakan  berasal  dari  energi  listrik beban  balast  PLTMH  Gunung  Sawur  1. Pengambilan energi listrik untuk evaporator  pada  sistem  destilasi  yang dirancang dilakukan dengan cara memindahkan koneksi listrik yang seharusnya  menuju  beban  balast  dialihkan ke  elemen  pemanas  destilator.  Pengalihan koneksi  listrik  tersebut  dilakukan  dengan menggunakan  dua  buah handle 3  fasa.
Diagram  kabel  pengalihan  koneksi  listrik tersebut ditunjukkan pada Gambar 2 .
Berdasarkan Gambar  2 koneksi listrik  yang  seharusnya  menuju  ke  fasa  1 beban  balast  ke  1  dialihkan  ke  fasa  1 elemen  pemanas  ke  1  pada  alat  destilator. Koneksi listrik yang seharusnya menuju ke fasa 2 beban balast ke 1 dialihkan ke fasa 2 elemen  pemanas  ke  1  destilator.  Koneksi listrik  yang  seharusnya  menuju  ke  fasa  3 beban  balast  ke  1  dialihkan  ke  fasa  1 elemen  pemanas  ke  1  destilator.  Hal  itu juga berlaku untuk beban balast ke dua dan elemen pemanas destilator ke 2. Pengalihan  energi  listrik  beban  balast dapat dilakukan semuanya ataupun sebagian saja dengan menggunakan handle yang ada.

## Teknoekonomi Alat Pemurni Air Menggunakan Energi Listrik ... Jurnal Agroteknologi Vol. 13 No. 01 (2019)

## Elemen Pemanas Destilator
Elemen  pemanas  destilator  yang
dirancang menggunakan dua buah rangkaian elemen pemanas listrik tiga fasa. Elemen pemanas  tiga  fasa dapat  diperoleh dengan  menggabungkan  tiga  buah  elemen pemanas satu fasa menggunakan hubungan bintang ataupun hubungan delta.
Hubungan  kelistrikan  yang  digunakan pada elemen pemanas destilator disamakan dengan  hubungan  kelistrikan  pada  beban balast.
Nilai kapasitas daya elemen pemanas yang  akan  dipilih  disamakan  dengan  yang digunakan  pada  beban  balast.  Penyamaan kapasitas  elemen  pemanas  tersebut    agar sistem  kelistrikan  PLTMH  tetap  terjaga keamananya.

## Komponen  Biaya  Destilator  Pemurni Air
Komponen  biaya  unit  destilator  air menggunakan  energi  listrik  terbuang PLTMH  Gunung  Sawur  1  meliputi  biaya investasi,  biaya  operator  dan  biaya perawatan. Biaya  investasi peralatan destilator ditampilkan pada Tabel 3 . Destilator diasumsikan bekerja 6 hari dalam  sepekan  karena  PLTMH  Gunung Sawur  1  mengalami off untuk  perawatan setiap  hari  Ahad  jam  9:00  sampai  15:00 WIB.  Biaya  operator  sekitar  Rp  25.000,- per hari sehingga dalam setahun mencapai Rp  7.800.000,-.  Perawatan  destilator dilakukan  rata-rata  setiap  pekan  dengan biaya sekitar Rp 50.000,- , sehingga dalam setahun mencapai Rp 2.600.000,-.
Tabel  3 .  Biaya  investasi  komponen  utama destilator No. Komponen Biaya (Rp) 1. 2 Evaporator 4.000.000,- 2. 2 Kondensor 8.600.000,- 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 6 Elemen Pemanas 2 Handle Selang Air Jerigen Unit filter air Dudukan Instalasi 2.400.000,- 500.000,- 300.000,- 800.000,- 2.500.000,- 1.000.000,- 1.500.000,- Jumlah 21.600.000,- Kapasitas  Produksi  Destilator  Pemurni Air Kapasitas produksi destilator pemurni  air  yang  direncanakan  dihitung berdasarkan potensi energi listrik terbuang di  PLTMH  Gunung  Sawur  1.  Destilator yang  ada  di  pasaran  misalnya  GFL2012 mampu  menghasilkan  4/3  liter  air  setiap kwh listrik yang digunakan. Kebutuhan air pendingin  untuk  kondensornya  sekitar 58,38  g/detik  atau  setara  dengan  210 kg/jam  (Rahmanto  dan  Febriani,  2017). Berdasarkan potensi energi listrik terbuang di  PLTMH  Gunung  Sawur  1  maka  secara perhitungan destilator akan mampu menghasilkan sekitar 88 liter air murni per hari.  Akan  tetapi  karena  energi  listrik beban balast berfluktuasi maka diasumsikan  setiap  kwh  listrik  hanya mampu  menghasilkan  1  liter  air,  sehingga kapasitas  produksi  destilator  direncanakan akan menghasilkan sekitar 66,1 liter air per hari.
Berdasarkan  kapasitas  produksi  air murni  tersebut  maka  setiap  hari  akan menghasilkan  pemasukan  sebesar  Rp 79.320,-  atau  Rp  24.747.840,-  per  tahun dengan asumsi harga jual air murni sebesar Rp  1.200,-  per  liter.  Hasil  analisis  biaya beserta analisis NPV dan B/C ratio dengan asumsi  suku  bunga  12%  dan  umur ekonomi  destilator  5  tahun  ditunjukkan pada Tabel 4 .
Tabel 4 . Analisis investasi destilator air No. Biaya Jumlah 1. Pendapatan Rp 61.520.251,- 2. Biaya Rp 27.394.438,- 3. 4. NPV B/C Ratio Rp 30.121.094,- 1,51
NPV  produksi  air  murni  dengan memanfaatkan sumber energi listrik terbuang  di  PLTMH  Gunung  Sawur  1 Lumajang bernilai positif sehingga rencana  kegiatan  tersebut  tergolong  layak apabila dilaksanakan ( Tabel  4 ). Nilai B/C ratio  adalah  1,51  yang  berarti  lebih  dari  1 yang  mengindikasikan  kegiatan  tersebut layak untuk dijalankan.

## KESIMPULAN
Rencana  kapasitas  produksi  air murni  dari  pemanfaatan  energi  listrik terbuang PLTMH Gunung Sawur 1 adalah 66,1 liter per hari. Kegiatan tersebut layak bila  akan  dilaksanakan  dengan  nilai  NPV sebesar  Rp  30.121.094,-  dan  B/C  ratio sebesar 1,51

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih ditujukan kepada Kemristekdikti yang telah mendukung  terlaksananya  penelitian  ini melalui program  Penelitian Dosen Pemula sumber  dana  DRPM  Tahun  Anggaran 2018. Penulis juga mengucapkan terimakasih  kepada  Bapak  Sucipto  selaku perintis  dan  pengelola  PLTMH  Gunung Sawur 1, Lumajang.

## DAFTAR PUSTAKA
Ardalan,  A.  2000. Economic  &  Financial Analysis  for  Engineering  and  Project Management .  Technomic  Publishing Company, Pennsylvania.
Aung,  N.W.,  Aung,  Ze  Ya.  2015.  Design  of electonic  load  controller  by  using combination  methods  for  micro-hydro power  plant  and  its  control  and monitoring program simulation. International  Journal  of  Electrical, Electronics  and  Data  Comunication ,  3 (6).
Balke,  E.C.,  William,  L.,  Healy,  and  Tania Ullah. 2016.  An  assessment  of  efficient water  heating  option  for  an  all-electric single  family  residence  in  a  mixed- humid  climate. Energy  and  Building , 133: 371-380.
Humphreys,  K.K.  1991. Jelen’s  Cost  and Optimization  Engineering .  MCGraw- Hill, New York
Ibarz,  A.,  andCanovas,G.V.B.  2003. Unit Operation  in  Food  Engineering .  CRC Press, Boca Raton
IMIDAP.  2010. Modul  Pelatihan  Studi Kelayakan  Mikrohidro .  Dirjen  Listrik dan  Pemanfaatan  Energi  Departemen
ESDM, Jakarta.
Kathirvel, C., Porkumaran, K., and
Jaganathan,  S.  2015.  Design  and implementation  of  improved  electronic load controller for self-excites induction generator  for  rural  electrification. The Scientific World Journal , Volume 2015.
Kucera  J.  2014. Desalination  Water  from Water . Scrivener Publishing, Beverly.
Malone,  L.J.,  and  Dolter,T.  2010. Basic Concept  of  Chemistry .  John  Wiley  &
Sons, New Jersey.
Rahayuningtyas,  A.,  Santoso,  T.,  dan  Furqon, M.  2012.  Sistem  pengatur  beban  pada mikrohidro sebagai energi listrik pedesaan. Prosiding SnaPP , 3 (1).
Rahmanto, D.E., and V. Femintasari. 2018. An investigation  of  dummy  load  energy  in Gunung Sawur  1 microhyro powerplant -  Lumajang  East  Java. IOP  Conference Series: Earth and Environment Science , 207.
Teknoekonomi Alat Pemurni Air Menggunakan Energi Listrik ... Jurnal Agroteknologi Vol. 13 No. 01 (2019)
Rahmanto  D.E,  dan  Febriani,  S.D.A.  2017.
Pendingin refrigerasi untuk air
pendingin  kondensor  sebagai  upaya penghematan penggunaan air. Prosiding Seminar Hasil
Penelitian 2017.
Politeknik Negeri Jember.
Smith  P.G.  2011. Introduction  to  Food Process  Engineering .  Springer,  New York.
Sujatno.  2011.  Analisis  sistem  kendali  beban elektronik  sebagai  stabilisasi  energi listrik  berbasis  mikrokontroler. Seminar Nasional  VIII  SDM  Teknologi  Nuklir , Yogyakarta.